渠系建筑物小型组合式农道桥制作与应用探讨

刘发智，田振华

(黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

渠系建筑物小型组合式农道桥制作与应用探讨

刘发智，田振华

(黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

小型农道桥是跨越渠道连接农田和道路的建筑物，是田间配套建筑物的重要组成部分。本文从小型农道桥结构型式和施工工艺入手，提出了一种预制组合式和批量工厂化小型农道桥，该桥施工简便、施工工期短，造价低，在实际应用中具有重要的现实意义。

渠系建筑物；小型农道桥；组合式；工厂化

黑龙江省是农业大省，现有耕地面积1187万hm2，占全国耕地面积的10%以上，是我国重要的商品粮生产基地。灌区是黑龙江省粮食安全的基础保障，全省已建成灌区14.54万处，其中大型灌区25处，灌溉面积38万hm2；中型灌区361处，灌溉面积55万hm2；小型灌区14.51万处，灌溉面积211.8万hm2[1]。2011印发的《关于加快水利改革发展的决定》中央一号文件提出了把农田水利作为农村基础设施建设的重点任务，加强灌区末级渠系节水改造和田间工程配套，解决农田灌溉“最后一公里”问题。为了贯彻“中央一号”文件精神，黑龙江省加快了灌区的现代化、标准化建设。随着灌区标准化建设进行，需要建设大量农渠、斗渠及灌排田间配套建筑物。灌排田间配套建筑物是农田水利建设的重要内容之一，而小型农道桥是跨越渠道连接农田和道路的建筑物，是田间配套建筑物的重要组成部分[2]。目前，黑龙江省的小型农道桥建设量大面广，地点比较分散，由于单个农道桥规模很小，经常出现不重视施工质量控制的情况，工程实体质量差，使用年限少。同时黑龙江省地处高寒地区，冬季封冻期长，田间工程施工工期短。为了加快田间工程的施工进度，提高施工质量，缩短工期，保护环境，尽快发挥工程作用，本文结合黑龙江省的季节特点，从研究设计结构和建筑物材料及防冻胀措施入手，对田间配套建筑物的结构型式及施工工艺方法进行改进，提出小型组合式农道桥预制结构，对灌区的现代化、标准化建设具有重要的现实意义。

1 组合式小型农道桥设计

1.1 结构设计

组合式小型农道桥采用简支板桥设计，由基础桥墩和桥面板两部分装配组合而成。基础桥墩尺寸为2.0 m×0.35 m×0.45 m，按结构配筋；桥面板尺寸为2.0 m×1.0 m×0.15 m，通过简支梁受力配筋计算，按双层双向配筋。通过对桥墩和桥面板的不同组合，可以组合成桥面宽度2.0 m，跨度为0.6 m和1.6 m的农道桥，适合安装在流量在0.1～0.9 m3/s之间的斗渠以下输水、排水渠道上，能够满足人行及小型插秧机械行走。

1.2 混凝土配合比设计

混凝土配合比设计对于组合式小型农道桥承载力及使用寿命至关重要，混凝土配合比决定建筑物的工程质量，一方面混凝土有强度、耐久性、抗渗性等多种性能指标要求，另一方面各种原材料的性质、拌和、温控、施工等环节对工程质量也具有影响。

组合式小型农道桥预制混凝土满足抗压强度等级不低于C30，抗冻等级达到F250。各类材料选择为水泥选用天鹅牌425水泥，性能符合GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定；细骨料选用阿什河生产的天然砂，粒径0.3～0.6 mm之间，其性能应符合GB/T 14684-2001《建筑用砂》的规定；粗骨料选用砾石粒径5～15 mm，采用2级配，严格控制粗骨料最大粒径不超过钢筋混凝土净距的三分之二及构件最小边长的四分之一，性能符合GB/T 14685-2001《建筑用卵石、碎石》；混凝土拌合用水为厂区自控地下水，符合JGJ 63-2006《混凝土用水标准》的规定。

混凝土配合比设计方法参照SL 352-2006《水工混凝土试验规程》的规定实行，混凝土的各类材料必须有合格证书及相应资质的检测证明，根据设计的混凝土强度等级、耐久性和工作性要求，及生产模具的工艺条件、水砂骨料的情况，进行混凝土的配合比试验。预制构件的产品经过相关单位检验合格后才能进行现场施工[3]。

1.3 抗冻设计

黑龙江省地处寒冷地区，渠系田间配套建筑物遭受冻害破坏相当严重，近三分之一的田间配套建筑物不同程度的受到影响，水工建筑物不能正常运行，严重影响工程效益的发挥。土的冻胀是在冻结过程中水分迁移和冰析作用的结果，对于地基而言，其冻胀的强弱主要取决于水、土、温、压四大影响因素，改变其中任何一种条件都可达到消减冻胀的效果[4]。

近年黑龙江省水利科技人员对田间配套建筑物在寒冷地区冻害与防治方面进行了大量的研究与应用，在基础保温形式等方面取得了显著成效，经过多年实践总结，建筑物的基础埋深并不是防治冻胀的唯一措施，当工程的边界条件一定时，附加压力和负温是外因，土和水是冻胀的内因，而外来水分的迁移是产生冻害的主要因素，所以消除或减少外来水分的补给对抗御冻胀有特殊的意义。只要抓住冻胀中的水、土这两个主要因素，在季节冻土区采用浅基础冻胀是可靠的[5]。

组合式小型农道桥的基础抗冻措施采用浅基础保温和基础换填形式来消除冻土对建筑物的冻胀影响。渠道两侧浅基桥墩长2.0 m×宽0.35 m×高0.45 m，下面铺设回填砂砾垫层0.6 m，其下再铺设一层厚0.1 m的聚苯乙烯保温板做隔热材料，允许整体结构在垂直方向上产生一定的位移，见图1。

图1 农道桥抗冻设计示意图

2 工厂化生产与安装

组合式小型农道桥结构简单、强度高、施工方便，便于工厂化生产。预制组合构件可在工厂车间进行批量生产，节省人工费和现场周转材料，不受季节的影响。黑龙江省地处高寒地区，漫长冬季和农业灌溉生长期间施工难度大，每年施工有效期约有5个月的时间，因此非施工期可以在工厂进行预制，施工期进行现场组合，缩短了施工工期。工厂化生产流程包括模具制作、浇筑养护、成品检验、运输与存放四方面。

2.1 模具制作

模具制作选择优质的型钢钢材作为模具材料，按照工程设计图纸由专业厂家进行加工制作。基础桥墩模具尺寸为2.0 m×0.35 m×0.45 m，桥面板模具尺寸为2.0 m×1.0 m×0.15 m。模具尺寸参考黑龙江省祥晟水利科技开发有限公司装配式混凝土矩型槽生产线振动平台，最大尺寸2.0 m，与其相匹配，适应工厂化作业，便于组合安装使用。

2.2 浇筑养护

按照工程定制模具和确定的混凝土配合比进行浇筑，严格执行操作规程，满足强度要求，保证表面光滑平直且无蜂窝麻面现象。以祥晟公司装配式混凝土矩型槽生产线振动平台来完成浇筑任务，平台振捣，蒸汽方式养护，机械拆模、吊装堆放。一套跨度1.6 m的农道桥需要约3 t混凝土，钢筋用量60 kg左右。

2.3 成品检验

由具有资质的专业检测机构对产品的性能进行抽查检测。预制混凝土板块抗压强度检验指标达到30 MPa，外形尺寸和表面色泽度光滑度等外观质量达到相关规定。图2、图3分别给出了跨度分别为0.6 m、1.6 m的农道桥装配实物图。

图2 跨度0.6 m农道桥实物图

图3 跨度1.6 m农道桥实物图

2.4 运输与存放

预制构件的运输，分为场内运输和场外运输两种。为防止运输过程中构件损坏，须注意以下几点。

(1)相邻构件之间、构件与车辆接触部位应以木块或草袋等物垫衬。

(2)运输构件时，最好一次性运到安装现场，尽量避免转运。

(3)装车或卸车时，构件要平稳、缓起轻落，避免发生碰撞。

构件应按品种规格及质量等级和生产日期分别堆放，堆放场地要平整，堆放层数不宜过多。

2.5 安装施工

组合式小型农道桥安装简单，施工步骤包括以下几方面。

(1)基础土方开挖

在基础土方开挖前先放开挖线，采用小型挖掘机械进行开挖，开挖过程中按开挖线进行开挖避免超挖，并配合人工清理至基础地面高程。

(2)铺设保温材料和砾石垫层

在挖好的基础底部先铺设一层厚0.1 m的聚苯乙烯保温板，再铺设0.6 m回填砂砾垫层。

(3)现场运转和安装

采用小型机械将混凝土构件运至安装现场，用挖掘机或铲车作为吊装机械，先将基础桥墩定位摆放在铺好的砂砾垫层上，再将桥面板直接放在桥墩上，搭接0.2 m，砂浆勾缝处理。

(4)回填土

采用挖掘机或铲车回填构件两侧土方，桥墩内紧挨渠道两侧回填土与渠顶平齐，桥墩外侧回填土与桥面板顶部平齐。回填基础土石料以粗砂填筑为主，原土需人工夯实，不允许有杂草杂物等。未衬砌的渠道对护坡做处理，以免渠道边坡受水流冲刷失去稳定。

3 应用前景

黑龙江省是粮食安全生产的主产区，灌溉面积大，田间配套建筑物众多，小型农道桥预制结构和施工工艺的改进，有利于发展绿色环保建筑，减少环境污染，改善灌区生态环境，符合经济环境可持续发展的要求，实现人与自然的和谐，具有显著的经济效益、社会效益和生态效益，应用前景广泛。

4 结 语

本文从小型农道桥结构型式和施工工艺入手，提出了一种小型组合式农道桥。工程实践证明小型组合式农道桥有3大优点。

(1) 结构设计简单，预制结构体积小、重量轻、强度高、适应性强。

(2) 运输方便，安装简单，可以进行现场组合安装，提高了工程施工速度、缩短了施工工期。

(3) 适合工厂化生产，产品质量稳定，与同类现浇混凝土农道桥相比节约原材料和劳力、降低工程造价。

[1] 黑龙江省水利厅，黑龙江省统计局.黑龙江省第一次水利普查公报[J].水利天地，2013(5)：6-8.

[2] 江朝炼.小型农田水利工程之灌溉的设计问题探讨[J].农业与及技术,2012,32(10):48.

[3] 丛全日.预制混凝土型槽在渠道中的应用[J].水利科技,2014(31):30.

[4] 王奎海.浅谈冻土对渠系建筑物的破坏及防治措施[J].东北水利水电,1994(4):29-30.

[5] 张景山.农田渠系建筑物的防冻抗冻措施[J].东北水利水电,1995(2):25-29.

Study of fabrication and application about small combined agricultural bridge in canal system building

LIU Fazhi，TIAN Zhenhua

(HeilongjiangHydraulicResearchInstitute，Harbin150080，China)

The small-sized agricultural bridge is the building which links of farm and road,is an important part of the farm supporting building.From the small-sized agricultural bridge structure and construction technology,this paper proposes a precast slab and batch plant small-sized agricultural bridge,which has some advantage such as convenient construction,shorten the construction period,reducing cost etc.The conclusion is quite significance for reality.

canal structure；small farmers bridge；combined type；factory-like

黑龙江省财政厅科技专项(201406)

刘发智(1987-)，男，工程师，主要研究方向为水工、水力学。E-mail：farysky@163.com

U448.16

A

2096-0506(2015)05-0013-04